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Nanothermometer Nanothermometer misst Temperatur an Krebstumoren

Redakteur: Olaf Spörkel

Wissenschaftler aus Dresden haben ein Nanothermometer entwickelt, das für kontaktlose Temperaturmessungen an Krebstumoren eingesetzt werden könnte.

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Kohlenstoff-Nanoröhre mit Kupfer-Jodid-Füllung im Längsschnitt (Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme des Nanothermometers; Bild: IFW Dresden)
Kohlenstoff-Nanoröhre mit Kupfer-Jodid-Füllung im Längsschnitt (Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme des Nanothermometers; Bild: IFW Dresden)
( Archiv: Vogel Business Media )

Dresden – Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts Carbio experimentieren u. a. Forscher des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung IFW in Dresden mit magnetischen Füllungen in Kohlenstoffnanoröhren (Carbon nanotubes, CNTs), die durch induktive Aufheizung im Körper zukünftig ganz gezielt Tumorgewebe zerstören sollen.

Da eine Aufheizung des Tumorgewebes im menschlichen Körper fortlaufend und exakt kontrolliert werden muss, ist eine Temperaturüberwachung mit einem Thermometer auf Zellebene erforderlich. Aktuelle Projektergebnisse haben jetzt ergeben, dass mit Kupferiodid (CuI) gefüllte CNTs als Thermometer dienen können. Das Material zeigt in Kernspinresonanz-Messungen temperaturabhängige Parameter, z. B. die Relaxationszeit. Mithilfe der Relaxationszeit-Messung lässt sich die Temperatur in der Umgebung des Kupferjodids bestimmen.

Aufbau des Nanothermometers

Zur Herstellung des Nanothermometers füllten die Wissenschaftler am IFW Kupferjodid in mehrwandige CNTs mit einem Durchmesser von fünf bis 20 nm und einer Länge von zehn bis 30 µm. Mehrwandige CNTs können in den äußeren Lagen noch mit funktionellen Gruppen ausgestattet werden, sodass sie vom Körper laut Angaben der Forscher besser aufgenommen werden.

NMR-Messungen bei einem äußeren Magnetfeld von sieben Tesla zeigten den Forschern, dass für die Relaxationszeit und die Resonanzfrequenz eine deutliche Temperaturabhängigkeit im Bereich von fünf bis 320 Kelvin besteht. Die beste Auflösung ergab sich laut Forscher für die Relaxationszeit mit einer Messgenauigkeit von 2 Kelvin. Damit erfassen die Kupferjodid gefüllten CNTs den Temperaturbereich von hyperthermischen Behandlungen in der Krebstherapie, die gängigerweise bei knapp mehr als 42 °C durchgeführt werden. Eine Verwendung der CNTs als kontaktlose Nanothermometer ist möglich, jedoch muss die Messgenauigkeit noch erhöht werden. Zurzeit untersuchen Wissenschaftler am IFW weitere mögliche Füllmaterialien für CNTs.

Originalveröffentlichung: Vyalikh et al.: A carbon-wrapped nanoscaled thermometer for temperature control in biological environments; Nanomedicine 3 (2008), p. 321 - 327

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